JP7011413B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

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本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関する。
スペーサによってセルギャップを保持する液晶表示装置のうち、特に車載用途で用いられる液晶表示装置では、振動試験や信頼性試験において、常時明るい微小な輝点や輝度ムラが検出されることがある。これらは、スペーサ又は配向膜が削られることで、異物が液晶に浮遊したり、ギャップ異常が生じたりすることが原因である(特許文献1)。
特許第6014324号公報
配向膜は、その下に画素電極があるため、表面が凹凸になっている。その凹部と凸部にまたがってスペーサが配置されると、スペーサ又は配向膜が削られやすくなる。特に、横電界駆動(In-Plane Switching)方式で駆動する液晶表示装置では、画素電極にスリットが形成されるので凹凸が多くなり、平坦な位置にスペーサを配置することが難しかった。
本発明は、スペーサ又は配向膜が削られることによる表示不良を抑えることを目的とする。
本発明に係る液晶表示装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続し第1方向に延在する基端部と、前記基端部から前記第1方向と交差する第2方向に延在する櫛歯部と、を含む画素電極と、を有する第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置するスペーサと、を有する液晶表示装置であって、前記基端部は、前記スイッチング素子と接続するコンタクト部を有する第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、含み、前記スペーサは、前記第2領域と重なるように配置され、前記第2領域の前記第2方向の幅は、前記第1領域の前記第2方向の幅よりも広いことを特徴とする。
本発明によれば、幅の広い第2領域を画素電極が有し、第2領域にスペーサが重なるので、スペーサと配向膜が接触しても凸凹が少なく、それらが削られることによる表示不良を抑えることができる。
本発明に係る液晶表示装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続し第1方向に延在する基端部と、前記基端部から前記第1方向と交差する第2方向に延在する櫛歯部と、を含む画素電極と、を有する第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置するスペーサと、を有する液晶表示装置であって、前記基端部は、前記スイッチング素子と接続するコンタクト部を有する第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、含み、前記第2領域は切り欠きによって、前記第1領域の前記第2方向の幅よりも狭い幅を有しており、前記スペーサは、前記第2領域の切り欠きと重なるように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、幅の狭い第2領域を画素電極が有し、第2領域の隣りにスペーサが配置されるので、スペーサと配向膜が接触しても凸凹が少なく、それらが削られることによる表示不良を抑えることができる。
本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。 図1に示す回路の副画素を拡大した図である。 1つの画素の詳細図である。 図3に示す構造のIV-IV線断面図である。 図3に示す構造のV-V線断面図である。 図3に示す構造の画素電極の基端部付近の詳細図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 図7に示す構造の一部の画素電極の基端部付近の詳細図である。 本発明の第2の実施形態に係る、1つの画素の詳細図である。 図9に示す構造の一部の画素電極の基端部付近の詳細図である。 図9に示す構造のXI-XI線断面図である。 本発明に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
図1は、液晶表示装置の平面図であり、液晶表示装置の回路構成を示す図である。液晶表示装置1は、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAの外側の周辺領域PAと、を備えている。例えば、周辺領域PAは、表示領域DAを囲み、額縁状の形状を有している。液晶表示装置1は、表示領域DAにおいて、複数の副画素SPを備えている。複数の副画素SPは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。本実施形態においては、第1方向Xに隣り合う3個の副画素SPで1つの画素を構成する。なお、図示した例では、液晶表示装置1及び表示領域DAは矩形形状であるが、4つの角部が丸みを帯びているラウンド形状でもよいし、その他の多角形形状でもよい。
液晶表示装置1は、複数の走査線10、複数の信号線12を備えている。走査線10は、各々第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて配置されている。信号線12は、各々第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて配置されている。なお、走査線10及び信号線12は、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、それらの一部が屈曲していてもよい。走査線10は、走査線駆動回路GDに接続されている。信号線12は、信号線駆動回路SDに接続されている。
図2は、図1に示す副画素SPの回路構成を示す図である。副画素SPは、走査線10及び信号線12が交差する位置近傍に配置されたスイッチング素子14(例えば薄膜トランジスタ)を備えている。スイッチング素子14は、走査線10及び信号線12と電気的に接続されている。走査線10は、図1に示す第1方向Xに並んだ副画素SPの各々におけるスイッチング素子14と接続されている。信号線12は、図1に示す第2方向Yに並んだ副画素SPの各々におけるスイッチング素子14と接続されている。
スイッチング素子14は、さらに画素電極16と電気的に接続されている。画素電極16は、共通電極18と対向し、画素電極16と共通電極18との間に生じる電界によって液晶層20を駆動する。共通電極18は、図1に示す共通電極駆動回路CDに接続されて、複数の副画素SPにわたって配置されている。保持容量CSは、例えば、共通電極18と画素電極16との間に形成される。
図3は、1つの画素の詳細図である。図4は、図3に示す構造のIV-IV線断面図である。図5は、図3に示す構造のV-V線断面図である。図6は、図3に示す構造の画素電極の基端部付近の詳細図である。
図3に示すように、走査線10は第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて配置され、信号線12は第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて配置されている。図示した例では、画素電極16は、走査線10と信号線12とで囲まれた領域に配置されている。また、図示した例では、走査線10は、1つの画素毎に分断される分断部Bを有している。走査線10は、分断部Bにおいて、図3の右側部分と左側部分とに分断され、コンタクトホールを介して、信号線12と同じ層に形成された接続配線CLによって接続されている。このような構成とすることで、製造工程中の帯電を抑制することができ、帯電によって起きる回路破壊を抑えることができる。なお、走査線10は、必ずしも分断されている必要はなく、第1方向Xに一直線状に繋がっていてもよい。また、1つの画素毎に分断されていなくてもよいし、副画素SP毎に分断されていてもよい。
図4に示すように、液晶表示装置は、第1絶縁基板22を有する。第1絶縁基板22上に回路層24が積層している。回路層24は、スイッチング素子14を含む。スイッチング素子14は、半導体層26及びゲート電極28並びにこれらの間にゲート絶縁膜として介在する部分を含む第1絶縁膜30を有する。ゲート電極28を覆うように、第1絶縁膜30上に第2絶縁膜32が積層する。第2絶縁膜32を貫通するコンタクトホール32aを介して半導体層26に接続するように、ドレイン電極34が設けられている。ドレイン電極34を覆うように、第2絶縁膜32上に第3絶縁膜36が積層する。
スイッチング素子14の下には、光による誤作動を防止するため、例えば金属からなる遮光膜38が第1絶縁基板22上に設けられている。遮光膜38を覆うように下地絶縁膜40が第1絶縁基板22上に積層され、下地絶縁膜40の上に半導体層26が設けられている。
図5に示すように、回路層24は、ドレイン電極34と同層に形成された信号線12と、ゲート電極28と同層に形成された走査線10(図示せず)をさらに有する。信号線12は、第1方向Xに間隔を置いて複数配置されており、表示領域DAにおいては、複数の画素電極16の間に配置されている。スイッチング素子14のソース電極33は、信号線12と一体的に形成されている。また、図4に示しているスイッチング素子14のゲート電極28は、走査線10から分岐した部分であり、走査線10と一体的に形成されている。
図4及び図5に示すように、回路層24の上には、第3絶縁膜36上に積層するように、共通電極18が配置されている。共通電極18は、複数の副画素SPに亘って形成されている。共通電極18を覆うように、第3絶縁膜36上に第4絶縁膜42が積層している。第4絶縁膜42の上には、複数の画素電極16が積層している。画素電極16は、第4絶縁膜42を貫通して、ドレイン電極34に接続するコンタクト部44を有する。複数の画素電極16を覆うように、第1配向膜46が積層する。図示した例では、画素電極16は、共通電極18より上に形成され、複数のスリットを有するように形成されている。なお、画素電極16は、共通電極18より下に形成されていてもよい。その場合、画素電極16は、副画素SP毎に平面状に形成され、共通電極18は、複数の副画素SPに亘って形成され、画素電極16と対向する位置において、複数のスリットを有するように形成される。なお、第1絶縁基板22と第1絶縁基板22上に形成された構造とを全て含めて、第1基板SUB1とする。
図4及び図5に示すように、液晶表示装置1は、さらに第2絶縁基板48を有する。第2絶縁基板48には、ブラックマトリクス50及びカラーフィルタ層51が設けられ、これらは図4の下側においてオーバーコート層52で覆われている。オーバーコート層52を覆うように、第2配向膜54が積層する。なお、図示した例では、ブラックマトリクス50は、第2絶縁基板48とカラーフィルタ層51との間に配置されているが、カラーフィルタ層51とオーバーコート層52との間に配置されていてもよいし、オーバーコート層52と第2配向膜54との間に配置されていてもよい。なお、第2絶縁基板48と第2絶縁基板48上に形成された構造とを全て含めて、第2基板SUB2とする。
図4及び図5に示すように、第1配向膜46と第2配向膜54の間に液晶層20が介在する。第1基板SUB1と第2基板SUB2との間のセルギャップは、複数のスペーサ56によって保持されている。複数のスペーサ56は、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に位置し、さらに言うと、第1配向膜46とオーバーコート層52との間に位置している。図示した例では、オーバーコート層52上にスペーサ56が設けられ、オーバーコート層52及びスペーサ56を覆うように第2配向膜54が成膜されている。なお、第1配向膜46とスペーサ56は、接触してもよいし、両者間に第2配向膜54が介在していてもよい。図示した例では、液晶表示装置の一方の基板側に、共通電極18及び画素電極16が位置する横電界駆動方式が採用されている。
複数のスペーサ56は、それぞれ2つの底部を備えており、第1基板SUB1と第2基板SUB2のいずれかに固定されている下底部と、下底部と反対側の上底部とを有している。図示した例では、オーバーコート層52と接触している方が下底部、第1配向膜46と接触している方が上底部に相当する。図3に示しているスペーサ56は、スペーサ56の上底部の位置を示している。また、図示した例では、1つの画素毎にスペーサ56を設けているが、1つの副画素SP毎に設けてもよい。
図6に示すように、画素電極16は、第1方向Xに延びる基端部58と、基端部58から第2方向Yに延びる櫛歯部62とを含む。さらに、図6に示すように、基端部58は、画素電極16とドレイン電極34とが接続するコンタクト部44を含む第1領域60と、第1領域60と第1方向Xに隣接する第2領域68とを備えている。なお、本実施形態において、櫛歯部62が延びる方向は、第1方向Xに直交していてもよいが、図6に示すように直交していなくてもよい。
櫛歯部62は、直線状に延びていてもよいし、図6に示すように屈曲していてもよい。櫛歯部62は、基端部58と、基端部58とは反対側で第1方向Xに延びる連結部64(図3参照)とで連結されている。言い換えると、画素電極16は、複数のスリット66を有する形状になっている。スリット66は、図6の例では、屈曲した部分を有しているが、直線状のスリットでもよい。なお、連結部64は形成されていなくてもよい。その場合、スリット66の一端側は開放される。また、基端部58は、櫛歯部62を連結する連結部としても用いられている。つまり、基端部58も連結部に相当する。
図6に示すように、第2領域68の第2方向Yの幅W2は、第1領域60の第2方向Yの幅W1よりも広くなっている。つまり、第2領域68は、第1領域60よりも櫛歯部62側に突出した部分を有している。言い換えると、第2領域68に対応する位置から第2方向Yに延びている櫛歯部62は、第1領域60に対応する位置から第2方向Yに延びている櫛歯部62よりも短くなっている。また、言い換えると、第2領域68と対応する位置に形成されたスリット66は、第1領域60に対応する位置に形成されたスリット66よりも短くなっている。スペーサ56は、第2領域68と重なる位置に配置され、基端部(連結部)58からはみ出さないように配置されている。なお、図示した例では、スペーサ56が配置される箇所のみ、第2領域68の幅W2を広く形成しているが、全ての画素電極において、第2領域68の幅W2を広く形成してもよい。
図6に示すように、基端部(連結部)58の第2領域68は、第2方向Yにのみ幅が大きくなっている。そのため、第1方向Xにおける、各画素電極16の基端部(連結部)58間の距離D1は略等距離に配置されている。
本実施形態によれば、基端部(連結部)58の第1領域60の幅W1よりも広い幅W2を有する第2領域68にスペーサ56の上底部が重なるように配置されている。言い換えると、基端部(連結部)58の第2領域68によって形成された平坦な部分にスペーサ56が位置している。そのため、スペーサ56と第1配向膜46及び第2配向膜54の少なくとも一方とが接触しても、第3方向Zに凹凸が少なく、それらが削られることによる表示不良を抑えることができる。
図7は、第1の実施形態の変形例を示す図である。図8は、図7に示す構造の一部の画素電極の基端部付近の詳細図である。この変形例では、第2領域168の一部が信号線112と重なるように第1方向Xにおいても、突出した部分を有している。言い換えると、第2領域168側において第1方向Xに隣り合う画素電極の基端部(連結部)158間の距離D2は、第1領域160側において第1方向Xに隣り合う画素電極の基端部(連結部)158間の距離D1よりも狭くなっている。
さらに、図8に示すように、この変形例では、第2領域168は、櫛歯部162側(図7の上方向)だけでなく、櫛歯部162とは反対側(図7の下方向)においても、第1領域160よりも突出した部分を有している。言い換えると、第2領域168における基端部158と走査線110との間の間隔D4は、第1領域160における基端部158と走査線110との間の間隔D3よりも狭くなっている。つまり、第2領域168の幅W3は、第1の実施形態の幅W2よりも広く形成されている。
本変形例によれば、基端部158の第2領域168が、櫛歯部162側だけでなく、櫛歯部162とは反対側においても、第1領域160よりも突出した部分を有している。さらには、信号線112と重なるように第1方向Xにおいても、突出した部分を有している。そのため、第1の実施形態よりも、第2領域168によって形成された平坦部分の面積が増え、スペーサ156を容易に凹凸の少ない部分に配置することができる。また、大きな振動を受けたとしても、第2領域168からずれて凹凸のある部分に接触する可能性を低くすることができ、表示不良を抑えることができる。なお、第1の実施形態及び変形例では、いずれも突出した部分は角を有するような形状となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、円弧状に形成されていてもよい。
図9は、本発明の第2の実施形態に係る1つの画素の詳細図である。図10は、図9に示す構造の一部の画素電極の基端部付近の詳細図である。図11は、図9に示す構造のXI‐XI線断面図である。ここでは、第1の実施形態との差異に着目し、第1の実施形態と同一又は類似の構成物については説明を省略する。
図9及び図10に示すように、本実施形態では、第2方向Yにおいて、第2領域268は、第1領域260の幅W11よりも狭い幅W22を有する部分を備えている。つまり、基端部258の第2領域268には、切り欠きが形成されている。言い換えると、第2領域268における基端部258と走査線10との間の間隔D6は、第1領域260における基端部258と走査線10との間の間隔D5よりも広くなっている。スペーサ256の上底部は、第2領域268の切り欠きと重畳するように配置され、櫛歯部262を有する画素電極216とは重畳しないように配置されている。
図11に示すように、本実施形態によれば、画素電極216が形成されていない部分にスペーサ256が配置されている。図9及び図10に示すように平面状でみると、スペーサ256の上底部は、ゲート電極28と重なっている。しかし、図11に示すように、ゲート電極28と重なる部分は、第2絶縁膜32や第3絶縁膜36によって十分に平坦化されている。そのため、第1の実施形態と同様に、第3方向Zに凹凸の少ない部分にスペーサ256を配置することができる。
以上のことから、本実施形態によれば、第2領域268の切り欠き部分にスペーサ256が配置されるので、第1の実施形態と同様に、スペーサ256と第1配向膜246とが接触しても凹凸が少なく、それらが削られることによる表示不良を抑えることができる。
図12は、本発明に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。上述した液晶表示装置は、図12に示すようなカーナビゲーションシステム、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、液晶表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図12に示す電子機器は、本発明に係る液晶表示装置が適用されるカーナビゲーション装置である。液晶表示装置1は、自動車の車内のダッシュボード300に設置される。具体的には、ダッシュボード300の運転席311と助手席312との間に設置される。カーナビゲーション装置の液晶表示装置1は、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、または、映画再生表示等に利用される。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
1 液晶表示装置、10 走査線、12 信号線、14 スイッチング素子、16 画素電極、18 共通電極、20 液晶層、22 第1絶縁基板、24 回路層、26 半導体層、28 ゲート電極、30 第1絶縁膜、32 第2絶縁膜、32a コンタクトホール、33 ソース電極、34 ドレイン電極、36 第3絶縁膜、38 遮光膜、40 下地絶縁膜、42 第4絶縁膜、44 コンタクト部、46 第1配向膜、48 第2絶縁基板、50 ブラックマトリクス、51 カラーフィルタ層、52 オーバーコート層、54 第2配向膜、56 スペーサ、58 基端部、60 第1領域、62 櫛歯部、64 連結部、66 スリット、68 第2領域、110 走査線、112 信号線、156 スペーサ、158 基端部、160 第1領域、162 櫛歯部、168 第2領域、216 画素電極、246 第1配向膜、256 スペーサ、258 基端部、260 第1領域、268 第2領域、B 分断部、CD 共通電極駆動回路、CL 接続配線、CS 保持容量、D1 間隔、D2 間隔、DA 表示領域、GD 走査線駆動回路、PA 周辺領域、SD 信号線駆動回路、SP 副画素、SUB1 第1基板、SUB2 第2基板、W1 幅、W11 幅、W2 幅、W22 幅、W3 幅、X 第1方向、Y 第2方向、Z 第3方向。

Claims (5)

  1. スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続し第1方向に延在する基端部と、前記基端部から前記第1方向と交差する第2方向に延在する櫛歯部と、を含む画素電極と、を有する第1基板と、
    前記第1基板と対向する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に位置するスペーサと、
    を有する液晶表示装置であって、
    前記基端部は、前記スイッチング素子と接続するコンタクト部を有する第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、含み、
    前記スペーサは、前記第2領域と重なるように配置され、
    前記第2領域の前記第2方向の幅は、前記第1領域の前記第2方向の幅よりも広く、
    前記第2領域は、前記櫛歯部が延びる側及び前記櫛歯部とは反対側の両方に、前記第1領域から突出した部分を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項に記載された液晶表示装置において、
    さらに、前記第1基板は、前記第1方向に延在する走査線と、前記第2方向に延在する信号線と、を含み、
    前記第2領域は、前記信号線と重なることを特徴とする液晶表示装置。
  3. スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続し第1方向に延在する基端部と、前記基端部から前記第1方向と交差する第2方向に延在する櫛歯部と、を含む画素電極と、を有する第1基板と、
    前記第1基板と対向する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に位置するスペーサと、
    を有する液晶表示装置であって、
    前記基端部は、前記スイッチング素子と接続するコンタクト部を有する第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、含み、
    前記スペーサは、前記第2領域と重なるように配置され、
    前記第2領域の前記第2方向の幅は、前記第1領域の前記第2方向の幅よりも広く、
    前記第1基板は、前記第1方向に延在する走査線と、前記第2方向に延在する信号線と、を含み、
    前記第2領域は、前記信号線と重なることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項2又は3に記載された液晶表示装置において、
    前記走査線は、分断部を有しており、
    前記分断部は、接続配線によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備える、電子機器。
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